JP2022179327A - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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Taku Gohira
理子 中谷
Masako Nakatani
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Abstract

To provide a technique of suppressing the poor shape of side walls of recesses during etching.SOLUTION: A substrate processing method in an exemplary embodiment is a method of processing a substrate including an etching target film and a mask having openings formed in the etching target film. The method includes steps of: (a) forming a first layer containing nitrogen on the side walls of recesses formed in the etching target film corresponding to the openings using first process gas; (b) forming, after the step (a), a second layer containing carbon and hydrogen over the first layer using second process gas that includes gas containing carbon and hydrogen; and (c) etching the recesses, after the step (b), using third process gas.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示の例示的実施形態は、基板処理方法及び基板処理装置に関するものである。 Exemplary embodiments of the present disclosure relate to substrate processing methods and substrate processing apparatuses.

特許文献1は、基板上のシリコン含有膜にエッチングにより凹部を形成する方法を開示する。この方法では、エッチング装置により、シリコン含有膜を途中までエッチングする。その後、成膜装置により、シリコン含有膜上にプラズマを生成せずにカーボン含有膜を成膜する。その後、エッチング装置により、シリコン含有膜を更にエッチングする。 Patent Document 1 discloses a method of forming recesses in a silicon-containing film on a substrate by etching. In this method, the silicon-containing film is partially etched by an etching device. After that, a carbon-containing film is formed on the silicon-containing film by a film-forming apparatus without generating plasma. After that, the silicon-containing film is further etched by an etching device.

特開2018-166223号公報JP 2018-166223 A

本開示は、エッチングにおける凹部の側壁の形状不良を抑制する技術を提供する。 The present disclosure provides a technique for suppressing shape defects of sidewalls of recesses during etching.

一つの例示的実施形態において、基板処理方法が提供される。当該方法は、エッチング対象膜と前記エッチング対象膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える基板を処理する方法であって、(a)前記開口に対応して前記エッチング対象膜に設けられた凹部の側壁に、第1処理ガスを用いて、窒素を含有する第1層を形成する工程と、(b)前記(a)の後、炭素及び水素を含有するガスを含む第2処理ガスを用いて、炭素及び水素を含有する第2層を前記第1層上に形成する工程と、(c)前記(b)の後、第3処理ガスを用いて、前記凹部をエッチングする工程とを含む。 In one exemplary embodiment, a substrate processing method is provided. The method is a method for processing a substrate including a film to be etched and a mask provided on the film to be etched and having an opening, comprising: (a) recesses provided in the film to be etched corresponding to the openings; (b) after (a), using a second process gas containing a gas containing carbon and hydrogen; forming a second layer containing carbon and hydrogen on the first layer; and (c) after (b), etching the recess using a third process gas. .

一つの例示的実施形態によれば、エッチングにおける凹部の側壁の形状不良を抑制することが可能となる。 According to one exemplary embodiment, it is possible to suppress shape defects of sidewalls of recesses during etching.

図1は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to one exemplary embodiment. 図2は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to one exemplary embodiment. 図3は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a substrate processing method according to one exemplary embodiment. 図4は、一例の基板の部分拡大断面図である。FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate. 図5は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法の一工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing one step of a substrate processing method according to one exemplary embodiment. 図6は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法の一工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing one step of a substrate processing method according to one exemplary embodiment. 図7は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法の一工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing one step of a substrate processing method according to one exemplary embodiment. 図8は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法を実行することによって得られる一例の基板の部分拡大断面図である。FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate obtained by performing a substrate processing method according to one exemplary embodiment. 図9は、第1実験において基板処理方法を実行することによって得られる基板の部分拡大断面図である。FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of a substrate obtained by executing the substrate processing method in the first experiment. 図10は、第2実験において基板処理方法を実行することによって得られる基板の部分拡大断面図である。FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view of a substrate obtained by executing the substrate processing method in the second experiment. 図11は、第1実験及び第2実験のそれぞれにおいて基板処理方法を実行することによって得られる保護膜の厚さを示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the thickness of the protective film obtained by executing the substrate processing method in each of the first experiment and the second experiment. 図12は、第1実験、第3実験~第5実験において基板処理方法を実行することによって得られる保護膜の厚さを示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the thickness of the protective film obtained by executing the substrate processing method in the first, third to fifth experiments. 図13は、第1実験、第6実験~第10実験において基板処理方法を実行することによって得られる保護膜の厚さと温度との関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the thickness of the protective film and the temperature obtained by executing the substrate processing method in the first, sixth to tenth experiments.

以下、種々の例示的実施形態について説明する。 Various exemplary embodiments are described below.

一つの例示的実施形態において、基板処理方法は、エッチング対象膜と前記エッチング対象膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える基板を処理する方法であって、(a)前記開口に対応して前記エッチング対象膜に設けられた凹部の側壁に、第1処理ガスを用いて、窒素を含有する第1層を形成する工程と、(b)前記(a)の後、炭素及び水素を含有するガスを含む第2処理ガスを用いて、炭素及び水素を含有する第2層を前記第1層上に形成する工程と、(c)前記(b)の後、第3処理ガスを用いて、前記凹部をエッチングする工程と、を含む。 In one exemplary embodiment, a substrate processing method is a method of processing a substrate including a film to be etched and a mask provided on the film to be etched and having an opening, comprising: (a) corresponding to the opening; (b) forming a nitrogen-containing first layer on a side wall of a recess provided in the etching target film using a first process gas; forming a second layer containing carbon and hydrogen on the first layer using a second process gas comprising a gas; and (c) after (b), using a third process gas, Etching the recess.

上記実施形態の方法によれば、(c)において、凹部の側壁に保護膜が形成されているので、凹部の側壁のエッチングが抑制される。よって、エッチングにおける凹部の側壁の形状不良を抑制できる。 According to the method of the above embodiment, in (c), since the protective film is formed on the side wall of the recess, etching of the side wall of the recess is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the shape defect of the side wall of the recess during etching.

上記基板処理方法は、前記(c)の前に、前記(a)と前記(b)とを繰り返す工程を更に含んでもよい。この場合、厚い保護膜を形成できる。 The substrate processing method may further include repeating the steps (a) and (b) before the step (c). In this case, a thick protective film can be formed.

上記基板処理方法は、前記(c)の後、前記(a)と前記(b)と前記(c)とを繰り返す工程を更に含んでもよい。この場合、深い凹部を形成できる。 The substrate processing method may further include, after (c), repeating the steps (a), (b), and (c). In this case, deep recesses can be formed.

前記(a)及び前記(b)のうち少なくとも1つにおいて、前記基板の温度が30℃未満であってもよい。この場合、低温で保護膜を形成できる。 In at least one of (a) and (b), the temperature of the substrate may be less than 30°C. In this case, the protective film can be formed at a low temperature.

前記(c)において、前記基板の温度が30℃未満であってもよい。この場合、低温で凹部をエッチングできる。 In (c) above, the temperature of the substrate may be less than 30°C. In this case, the recess can be etched at a low temperature.

前記(c)では、前記第3処理ガスから生成されるプラズマを用いてもよい。 In (c), plasma generated from the third processing gas may be used.

前記(b)では、前記第2処理ガスから生成されるプラズマを用いてもよい。 In (b), plasma generated from the second process gas may be used.

前記(a)では、前記第1処理ガスから生成されるプラズマを用いてもよい。 In (a), plasma generated from the first processing gas may be used.

前記第1層が水素を含有してもよい。 The first layer may contain hydrogen.

前記第1層は、アンモニア、又はアミノ基を有する化合物を含んでもよい。 The first layer may contain ammonia or a compound having an amino group.

前記第1処理ガスが、窒素含有ガスを含んでもよい。 The first process gas may contain a nitrogen-containing gas.

前記第2処理ガスが、ハイドロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。 The second process gas may include at least one of hydrocarbon gas and hydrofluorocarbon gas.

前記エッチング対象膜が、シリコン含有膜及び金属膜のうち少なくとも1つを含んでもよい。 The etching target layer may include at least one of a silicon-containing layer and a metal layer.

前記(a)、前記(b)及び前記(c)において前記基板がin-situで処理されてもよい。この場合、スループットが向上する。前記(a)、前記(b)及び前記(c)において前記基板がin-systemで処理されてもよい。 The substrate may be treated in-situ in (a), (b) and (c). In this case, throughput is improved. The substrate may be processed in-system in (a), (b) and (c).

一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部であり、前記基板は、エッチング対象膜と前記エッチング対象膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える、基板支持部と、第1処理ガス、第2処理ガス及び第3処理ガスのそれぞれを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部であり、前記第2処理ガスは、炭素及び水素を含有するガスを含む、ガス供給部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記開口に対応して前記エッチング対象膜に設けられた凹部の側壁に、前記第1処理ガスを用いて、窒素を含有する第1層を形成するよう前記ガス供給部を制御するように構成され、前記制御部は、前記第1層を形成した後、前記第2処理ガスを用いて、炭素及び水素を含有する第2層を前記第1層上に形成するよう前記ガス供給部を制御するように構成され、前記制御部は、前記第2層を形成した後、前記第3処理ガスを用いて、前記凹部をエッチングするよう前記ガス供給部を制御するように構成される。 In one exemplary embodiment, the substrate processing apparatus includes a chamber and a substrate support for supporting a substrate in the chamber, and the substrate includes an etching target film and an opening provided on the etching target film. and a gas supply configured to supply each of a first process gas, a second process gas and a third process gas into the chamber, the second process gas comprising: includes a gas supply section containing gas containing carbon and hydrogen, and a control section, wherein the control section supplies the second 1 process gas to control the gas supply to form a nitrogen-containing first layer, wherein the control unit supplies the second process gas after forming the first layer; to control the gas supply unit to form a second layer containing carbon and hydrogen on the first layer using a 3 is configured to control the gas supply to etch the recess using a process gas.

上記実施形態の装置によれば、(c)において、凹部の側壁に保護膜が形成されているので、凹部の側壁のエッチングが抑制される。よって、エッチングにおける凹部の側壁の形状不良を抑制できる。 According to the apparatus of the above embodiment, in (c), since the protective film is formed on the side wall of the recess, etching of the side wall of the recess is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the shape defect of the side wall of the recess during etching.

一つの例示的実施形態において、基板処理方法は、エッチング対象膜と前記エッチング対象膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える基板を処理する方法であって、(a)第1処理ガスに前記基板を晒す工程であり、前記第1処理ガスは、前記開口に対応して前記エッチング対象膜に設けられた凹部の側壁に、窒素を含有する第1層を形成可能である、工程と、(b)前記(a)の後、第2処理ガスに前記基板を晒す工程であり、前記第2処理ガスは、炭素及び水素を含有するガスを含み、炭素及び水素を含有する第2層を前記第1層上に形成可能である、工程と、(c)前記(b)の後、第3処理ガスに前記基板を晒す工程であり、前記第3処理ガスは、前記凹部をエッチング可能である、工程と、を含む。 In one exemplary embodiment, a substrate processing method is a method of processing a substrate including a film to be etched and a mask provided on the film to be etched and having an opening, comprising: (a) a first processing gas containing the ( b) after (a), exposing the substrate to a second process gas, the second process gas comprising a carbon- and hydrogen-containing gas, wherein the carbon- and hydrogen-containing second layer is formed; and (c) after said (b), exposing said substrate to a third process gas, said third process gas being capable of etching said recess. , and a step.

上記実施形態の方法によれば、(c)において、凹部の側壁に保護膜が形成されているので、凹部の側壁のエッチングが抑制される。よって、エッチングにおける凹部の側壁の形状不良を抑制できる。 According to the method of the above embodiment, in (c), since the protective film is formed on the side wall of the recess, etching of the side wall of the recess is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the shape defect of the side wall of the recess during etching.

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 Various exemplary embodiments are described in detail below with reference to the drawings. In addition, suppose that the same code|symbol is attached|subjected to the part which is the same or equivalent in each drawing.

図1及び図2は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。本実施形態の基板処理装置は、例えばプラズマ処理システムである。 1 and 2 are diagrams schematically illustrating a substrate processing apparatus according to one exemplary embodiment. The substrate processing apparatus of this embodiment is, for example, a plasma processing system.

一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置1及び制御部2を含む。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、基板支持部11及びプラズマ生成部12を含む。プラズマ処理チャンバ10は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも1つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部20に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム40に接続される。基板支持部11は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。 In one embodiment, a plasma processing system includes a plasma processing apparatus 1 and a controller 2 . The plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a substrate support section 11 and a plasma generation section 12 . Plasma processing chamber 10 has a plasma processing space. The plasma processing chamber 10 also has at least one gas inlet for supplying at least one process gas to the plasma processing space and at least one gas outlet for exhausting gas from the plasma processing space. The gas supply port is connected to a gas supply section 20, which will be described later, and the gas discharge port is connected to an exhaust system 40, which will be described later. The substrate support 11 is arranged in the plasma processing space and has a substrate support surface for supporting the substrate.

プラズマ生成部12は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ(CCP;CapacitivelyCoupledPlasma)、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)、ECRプラズマ(Electron-Cyclotron-resonance plasma)、ヘリコン波励起プラズマ(HWP:HeliconWave Plasma)、又は、表面波プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)等であってもよい。また、AC(Alternating Current)プラズマ生成部及びDC(DirectCurrent)プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ACプラズマ生成部で用いられるAC信号(AC電力)は、100kHz~10GHzの範囲内の周波数を有する。従って、AC信号は、RF(RadioFrequency)信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、RF信号は、200kHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。 The plasma generator 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied within the plasma processing space. The plasma formed in the plasma processing space includes capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), ECR plasma (Electron-Cyclotron-resonance plasma), and helicon wave excited plasma (HWP). ), or surface wave plasma (SWP: Surface Wave Plasma). Also, various types of plasma generators may be used, including AC (Alternating Current) plasma generators and DC (Direct Current) plasma generators. In one embodiment, the AC signal (AC power) used in the AC plasma generator has a frequency within the range of 100 kHz to 10 GHz. Accordingly, AC signals include RF (Radio Frequency) signals and microwave signals. In one embodiment, the RF signal has a frequency within the range of 200 kHz-150 MHz.

制御部2は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部2は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部2の一部又は全てがプラズマ処理装置1に含まれてもよい。制御部2は、例えばコンピュータ2aを含んでもよい。コンピュータ2aは、例えば、処理部(CPU:Central Processing Unit)2a1、記憶部2a2、及び通信インターフェース2a3を含んでもよい。処理部2a1は、記憶部2a2に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部2a2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース2a3は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置1との間で通信してもよい。 Controller 2 processes computer-executable instructions that cause plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 . The control unit 2 may include, for example, a computer 2a. The computer 2a may include, for example, a processing unit (CPU: Central Processing Unit) 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3. Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations based on programs stored in storage unit 2a2. The storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof. The communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).

以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。
プラズマ処理システムは、容量結合プラズマ処理装置1及び制御部2を含む。容量結合プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、電源30及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10sに供給するための少なくとも1つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口とを有する。側壁10aは接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10筐体とは電気的に絶縁される。
A configuration example of the plasma processing system will be described below.
The plasma processing system includes a capacitively-coupled plasma processing apparatus 1 and a controller 2 . The capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply section 20, a power supply 30 and an exhaust system 40. As shown in FIG. Further, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support section 11 and a gas introduction section. The gas introduction is configured to introduce at least one process gas into the plasma processing chamber 10 . The gas introduction section includes a showerhead 13 . A substrate support 11 is positioned within the plasma processing chamber 10 . The showerhead 13 is arranged above the substrate support 11 . In one embodiment, showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 . The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10 s defined by a showerhead 13 , side walls 10 a of the plasma processing chamber 10 and a substrate support 11 . The plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space. Side wall 10a is grounded. The showerhead 13 and substrate support 11 are electrically insulated from the plasma processing chamber 10 housing.

基板支持部11は、本体部111及びリングアセンブリ112を含む。本体部111は、基板(ウェハ)Wを支持するための中央領域(基板支持面)111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域(リング支持面)111bとを有する。本体部111の環状領域111bは、平面視で本体部111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、本体部111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、本体部111の中央領域111a上の基板Wを囲むように本体部111の環状領域111b上に配置される。一実施形態において、本体部111は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面111aを有する。リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。1又は複数の環状部材のうち少なくとも1つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部11は、静電チャック、リングアセンブリ112及び基板のうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と基板支持面111aとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。 The substrate support portion 11 includes a body portion 111 and a ring assembly 112 . The body portion 111 has a central region (substrate support surface) 111 a for supporting the substrate (wafer) W and an annular region (ring support surface) 111 b for supporting the ring assembly 112 . The annular region 111b of the body portion 111 surrounds the central region 111a of the body portion 111 in plan view. The substrate W is arranged on the central region 111 a of the main body 111 , and the ring assembly 112 is arranged on the annular region 111 b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111 a of the main body 111 . In one embodiment, body portion 111 includes a base and an electrostatic chuck. The base includes an electrically conductive member. The conductive member of the base functions as a lower electrode. An electrostatic chuck is arranged on the base. The upper surface of the electrostatic chuck has a substrate support surface 111a. Ring assembly 112 includes one or more annular members. At least one of the one or more annular members is an edge ring. Also, although not shown, the substrate supporter 11 may include a temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature. The temperature control module may include heaters, heat transfer media, flow paths, or combinations thereof. A heat transfer fluid, such as brine or gas, flows through the channel. Further, the substrate support section 11 may include a heat transfer gas supply section configured to supply a heat transfer gas between the back surface of the substrate W and the substrate support surface 111a.

シャワーヘッド13は、ガス供給部20からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、導電性部材を含む。シャワーヘッド13の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。 The showerhead 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply 20 into the plasma processing space 10s. The showerhead 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas introduction ports 13c. The processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s through a plurality of gas introduction ports 13c. Showerhead 13 also includes a conductive member. A conductive member of the showerhead 13 functions as an upper electrode. In addition to the showerhead 13, the gas introduction part may include one or more side gas injectors (SGI: Side Gas Injectors) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.

ガス供給部20は、少なくとも1つのガスソース21及び少なくとも1つの流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する1又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。 Gas supply 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22 . In one embodiment, gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from respective gas sources 21 through respective flow controllers 22 to showerhead 13 . Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller. Additionally, gas supply 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow of at least one process gas.

電源30は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源31を含む。RF電源31は、ソースRF信号及びバイアスRF信号のような少なくとも1つのRF信号(RF電力)を、基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源31は、プラズマ処理チャンバ10において1又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を基板支持部11の導電性部材に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。 Power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to plasma processing chamber 10 via at least one impedance match circuit. RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power), such as a source RF signal and a bias RF signal, to conductive members of substrate support 11 and/or conductive members of showerhead 13 . be done. Thereby, plasma is formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Accordingly, RF power source 31 may function as at least part of a plasma generator configured to generate a plasma from one or more process gases in plasma processing chamber 10 . Further, by supplying the bias RF signal to the conductive member of the substrate supporting portion 11, a bias potential is generated in the substrate W, and ion components in the formed plasma can be drawn into the substrate W. FIG.

一実施形態において、RF電源31は、第1のRF生成部31a及び第2のRF生成部31bを含む。第1のRF生成部31aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、ソースRF信号は、13MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第1のRF生成部31aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給される。第2のRF生成部31bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部11の導電性部材に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスRF信号は、400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第2のRF生成部31bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、基板支持部11の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。 In one embodiment, the RF power supply 31 includes a first RF generator 31a and a second RF generator 31b. The first RF generator 31a is coupled to the conductive member of the substrate support 11 and/or the conductive member of the showerhead 13 via at least one impedance matching circuit to provide a source RF signal for plasma generation (source RF electrical power). In one embodiment, the source RF signal has a frequency within the range of 13 MHz to 150 MHz. In one embodiment, the first RF generator 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are provided to conductive members of the substrate support 11 and/or conductive members of the showerhead 13 . The second RF generator 31b is coupled to the conductive member of the substrate support 11 via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power). In one embodiment, the bias RF signal has a lower frequency than the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency within the range of 400 kHz to 13.56 MHz. In one embodiment, the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. One or more bias RF signals generated are provided to the conductive members of the substrate support 11 . Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.

また、電源30は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源32を含んでもよい。DC電源32は、第1のDC生成部32a及び第2のDC生成部32bを含む。一実施形態において、第1のDC生成部32aは、基板支持部11の導電性部材に接続され、第1のDC信号を生成するように構成される。生成された第1のバイアスDC信号は、基板支持部11の導電性部材に印加される。一実施形態において、第1のDC信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第2のDC生成部32bは、シャワーヘッド13の導電性部材に接続され、第2のDC信号を生成するように構成される。生成された第2のDC信号は、シャワーヘッド13の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第1及び第2のDC信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。なお、第1及び第2のDC生成部32a,32bは、RF電源31に加えて設けられてもよく、第1のDC生成部32aが第2のRF生成部31bに代えて設けられてもよい。 Power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to plasma processing chamber 10 . The DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b. In one embodiment, the first DC generator 32a is connected to a conductive member of the substrate support 11 and configured to generate the first DC signal. The generated first bias DC signal is applied to the conductive members of substrate support 11 . In one embodiment, the first DC signal may be applied to other electrodes, such as electrodes in an electrostatic chuck. In one embodiment, the second DC generator 32b is connected to the conductive member of the showerhead 13 and configured to generate the second DC signal. The generated second DC signal is applied to the conductive members of showerhead 13 . In various embodiments, at least one of the first and second DC signals may be pulsed. Note that the first and second DC generators 32a and 32b may be provided in addition to the RF power supply 31, and the first DC generator 32a may be provided instead of the second RF generator 31b. good.

排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。 The exhaust system 40 may be connected to a gas outlet 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example. Exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure regulating valve regulates the pressure in the plasma processing space 10s. Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof.

図3は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法のフローチャートである。図3に示される基板処理方法(以下、「方法MT1」という)は、上記実施形態の基板処理装置により実行され得る。方法MT1は、基板Wに適用され得る。 FIG. 3 is a flowchart of a substrate processing method according to one exemplary embodiment. The substrate processing method shown in FIG. 3 (hereinafter referred to as "method MT1") can be performed by the substrate processing apparatus of the above embodiment. Method MT1 may be applied to substrate W.

図4は、一例の基板の部分拡大断面図である。図4に示されるように、一実施形態において、基板Wは、エッチング対象膜REとマスクMKとを備える。マスクMKはエッチング対象膜RE上に設けられる。 FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate. As shown in FIG. 4, in one embodiment the substrate W comprises a film to be etched RE and a mask MK. A mask MK is provided on the etching target film RE.

エッチング対象膜REは、凹部R1を含んでもよい。凹部R1は、側壁R1s及び底部R1bを有する。凹部R1は、開口であってもよい。凹部R1は例えばホール又はトレンチである。凹部R1は、後述の工程ST4と同様に、プラズマ処理装置1を用いたプラズマエッチングにより形成され得る。エッチング対象膜REは、複数の凹部R1を含んでもよい。 The etching target film RE may include a recess R1. The recess R1 has sidewalls R1s and a bottom R1b. The recess R1 may be an opening. The recess R1 is, for example, a hole or trench. The recess R1 can be formed by plasma etching using the plasma processing apparatus 1, as in step ST4 described later. The etching target film RE may include a plurality of recesses R1.

エッチング対象膜REは、シリコン含有膜を含んでもよい。シリコン含有膜は、シリコン酸化膜(SiO膜)、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン酸化窒化膜(SiON)、シリコン炭化膜(SiC膜)、シリコン炭化窒化膜(SiCN膜)、有機含有シリコン酸化膜(SiOCH膜)、及びシリコン膜(Si膜)のうち、いずれかの単層膜であってよいし、少なくとも2種を含む積層膜であってもよい。シリコン含有膜は、少なくとも2種のシリコン含有膜が交互に配列された多層膜であってもよい。なお、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン酸化窒化膜(SiON膜)、又はシリコン炭化窒化膜(SiCN膜)は、窒素を含有するシリコン含有膜である。シリコン酸化膜(SiO膜)、シリコン炭化膜(SiC膜)、有機含有シリコン酸化膜(SiOCH膜)、又はシリコン膜(Si膜)は、窒素を含有しないシリコン含有膜である。シリコン膜(Si膜)は、単結晶シリコン膜、多結晶シリコン膜(Poly-Si膜)、又は非結晶シリコン膜(α-Si膜)であってもよい。 The etching target film RE may include a silicon-containing film. Silicon-containing films include silicon oxide films ( SiO2 films), silicon nitride films (SiN films), silicon oxynitride films (SiON), silicon carbide films (SiC films), silicon carbonitride films (SiCN films), organic-containing silicon It may be a single layer film of either an oxide film (SiOCH film) or a silicon film (Si film), or a laminated film containing at least two of them. The silicon-containing film may be a multilayer film in which at least two silicon-containing films are alternately arranged. A silicon nitride film (SiN film), a silicon oxynitride film (SiON film), or a silicon carbonitride film (SiCN film) is a silicon-containing film containing nitrogen. A silicon oxide film (SiO 2 film), a silicon carbide film (SiC film), an organic-containing silicon oxide film (SiOCH film), or a silicon film (Si film) is a silicon-containing film that does not contain nitrogen. The silicon film (Si film) may be a single crystal silicon film, a polycrystalline silicon film (Poly-Si film), or an amorphous silicon film (α-Si film).

エッチング対象膜REは、ゲルマニウム含有膜を含んでもよい。ゲルマニウム含有膜は、ゲルマニウム膜(Ge膜)及びシリコンゲルマニウム膜(SiGe膜)のいずれか1つの単層膜であってもよい。ゲルマニウム含有膜は、ゲルマニウム膜(Ge膜)及びシリコンゲルマニウム膜(SiGe膜)を含む積層膜であってもよい。 The etching target layer RE may include a germanium-containing layer. The germanium-containing film may be a single layer film of either a germanium film (Ge film) or a silicon germanium film (SiGe film). The germanium-containing film may be a laminated film including a germanium film (Ge film) and a silicon germanium film (SiGe film).

エッチング対象膜REは、金属膜を含んでもよい。金属膜は、例えば、タングステン(W)、炭化タングステン(WC)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)及びルテニウム(Ru)のうち少なくとも1つを含有してもよい。 The etching target film RE may include a metal film. The metal film may contain, for example, at least one of tungsten (W), tungsten carbide (WC), aluminum (Al), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and ruthenium (Ru).

エッチング対象膜REは、有機膜を含んでもよい。有機膜は、例えば、アモルファスカーボン膜(ACL)及びスピンオンカーボン膜(SOC膜:Spin On Carbon膜)の少なくとも一つを含み得る。 The etching target film RE may include an organic film. The organic film may include, for example, at least one of an amorphous carbon film (ACL) and a spin-on carbon film (SOC film: Spin On Carbon film).

マスクMKは、開口OPを有する。開口OPに対応してエッチング対象膜REに凹部R1が設けられる。開口OPの幅は、例えば100nm以下であり得る。隣り合う開口OP間の距離は、例えば100nm以下であり得る。 The mask MK has an opening OP. A recess R1 is provided in the etching target film RE corresponding to the opening OP. The width of the opening OP can be, for example, 100 nm or less. A distance between adjacent openings OP may be, for example, 100 nm or less.

マスクMKは、有機膜を含んでもよい。有機膜は、スピンオンカーボン膜及びアモルファスカーボン膜の少なくとも一つを含み得る。エッチング対象膜REが有機膜を含む場合、マスクMKは、シリコン酸化膜を含んでもよい。 The mask MK may contain an organic film. The organic film can include at least one of a spin-on carbon film and an amorphous carbon film. When the etching target film RE includes an organic film, the mask MK may include a silicon oxide film.

以下、方法MT1について、方法MT1が上記実施形態の基板処理装置を用いて基板Wに適用される場合を例にとって、図3~図8を参照しながら説明する。図5~図7のそれぞれは、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法の一工程を示す断面図である。図8は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法を実行することによって得られる一例の基板の部分拡大断面図である。プラズマ処理装置1が用いられる場合には、制御部2によるプラズマ処理装置1の各部の制御により、プラズマ処理装置1において方法MT1が実行され得る。方法MT1では、図2に示されるように、プラズマ処理チャンバ10内に配置された基板支持部11上の基板Wを処理する。方法MT1により、基板Wはエッチングされ得る。 The method MT1 will be described below with reference to FIGS. 3 to 8, taking as an example the case where the method MT1 is applied to a substrate W using the substrate processing apparatus of the above-described embodiment. Each of FIGS. 5-7 is a cross-sectional view illustrating one step of a substrate processing method according to one exemplary embodiment. FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate obtained by performing a substrate processing method according to one exemplary embodiment. When the plasma processing apparatus 1 is used, the method MT1 can be executed in the plasma processing apparatus 1 by controlling each section of the plasma processing apparatus 1 by the control unit 2 . Method MT1 processes a substrate W on a substrate support 11 positioned within a plasma processing chamber 10, as shown in FIG. The substrate W may be etched by the method MT1.

図3に示されるように、方法MT1は、工程ST1、工程ST2、工程ST3、工程ST4及び工程ST5を含む。工程ST1~工程ST5は、順に実行され得る。工程ST3及び工程ST5のうち少なくとも1つは行われなくてもよい。工程ST4は、工程ST4の後の工程ST1と同時に行われてもよい。工程ST1~工程ST5において、基板Wは、同一のプラズマ処理チャンバ10内で実行される、いわゆるin-situ(インサイチュ)で処理され得る。これにより、スループットが向上する。また、基板Wは各工程の間で大気に晒されることがないため、大気中の水分等による影響を受けることなく安定した処理が可能となる。工程ST1~工程ST5において、基板Wの温度は、30℃未満、10℃以下又は0℃以下であってもよい。基板Wの温度は、基板Wを支持するための基板支持部11の温度によって調整され得る。工程ST1及び工程ST2において、基板Wの温度は、基板支持部11の温度とほぼ同じであり得る。工程ST4において、エッチングにより、基板Wの温度は基板支持部11の温度よりも高くなり得る。 As shown in FIG. 3, the method MT1 includes a step ST1, a step ST2, a step ST3, a step ST4 and a step ST5. Steps ST1 to ST5 may be performed in order. At least one of step ST3 and step ST5 may not be performed. Step ST4 may be performed simultaneously with step ST1 after step ST4. In steps ST1 to ST5, the substrate W can be processed in-situ, which is performed within the same plasma processing chamber 10 . This improves throughput. In addition, since the substrate W is not exposed to the atmosphere between each process, it is possible to perform stable processing without being affected by moisture or the like in the atmosphere. In steps ST1 to ST5, the temperature of the substrate W may be less than 30° C., 10° C. or less, or 0° C. or less. The temperature of the substrate W can be adjusted by the temperature of the substrate support 11 for supporting the substrate W. FIG. In steps ST1 and ST2, the temperature of the substrate W can be substantially the same as the temperature of the substrate supporting portion 11 . In step ST4, the temperature of the substrate W can become higher than the temperature of the substrate supporting portion 11 due to the etching.

また、工程ST1~工程ST5において、基板Wは、同一の真空搬送系に接続され、真空状態のまま基板Wを搬送可能な異なるプラズマ処理チャンバ10で実行される、いわゆるin-system(インシステム)で処理され得る。これにより、基板Wは各工程の間で大気に晒されることがないため、大気中の水分等による影響を受けることなく安定した処理が可能となる。 Further, in the process ST1 to the process ST5, the substrate W is connected to the same vacuum transfer system and executed in different plasma processing chambers 10 capable of transferring the substrate W in a vacuum state, that is, so-called in-system. can be processed with As a result, the substrate W is not exposed to the atmosphere between each process, so that it is possible to perform stable processing without being affected by moisture in the atmosphere.

図5に示されるように、工程ST1では、例えば第1プラズマP1を用いて、基板Wの凹部R1の側壁R1sに第1層F1を形成する。第1層F1は、凹部R1の底部R1bにも形成され得る。第1層F1は、凹部R1の側壁R1sのうち一部の領域に形成され得る。工程ST1では、第1プラズマP1に基板Wを晒してもよい。第1プラズマP1は、基板Wの凹部R1の側壁R1sに第1層F1を形成可能である。第1プラズマP1は第1処理ガスから生成される。第1処理ガスは、プラズマ処理装置1のガス供給部20からプラズマ処理チャンバ10内に供給され得る。第1プラズマP1は、プラズマ処理装置1のプラズマ生成部12によって生成され得る。 As shown in FIG. 5, in step ST1, the first layer F1 is formed on the sidewall R1s of the recess R1 of the substrate W using, for example, the first plasma P1. The first layer F1 may also be formed on the bottom R1b of the recess R1. The first layer F1 may be formed on a partial region of the sidewall R1s of the recess R1. In step ST1, the substrate W may be exposed to the first plasma P1. The first plasma P1 can form the first layer F1 on the sidewall R1s of the recess R1 of the substrate W. FIG. A first plasma P1 is generated from a first process gas. The first processing gas may be supplied into the plasma processing chamber 10 from the gas supply section 20 of the plasma processing apparatus 1 . The first plasma P<b>1 can be generated by the plasma generator 12 of the plasma processing apparatus 1 .

第1処理ガスは、窒素含有ガスを含んでもよい。窒素含有ガスは、水素を含有してもよい。窒素含有ガスは、Nガス、ジアゼン(N)ガス、ヒドラジン(N)ガス、アンモニア(NH)ガス、及び、メチルアミン(CHNH)ガスなどアミノ基(-NH)を含むガスのうち少なくとも1つを含み得る。第1処理ガスは、水素含有ガスを含んでもよい。水素含有ガスは、Hガスを含み得る。第1処理ガスは、ハロゲン化水素を含まなくてもよい。 The first process gas may contain a nitrogen-containing gas. The nitrogen-containing gas may contain hydrogen. Nitrogen - containing gases include amino groups ( - NH 2 ). The first process gas may contain a hydrogen-containing gas. A hydrogen-containing gas may include H2 gas. The first process gas may be free of hydrogen halide.

第1層F1は窒素を含有する。第1層F1は水素を含有してもよい。第1層F1は、アンモニア(NH)、又はアミノ基(-NH)を有する化合物を含んでもよい。第1層F1は、例えばアンモニア吸着層である。第1層F1は、第1プラズマP1とエッチング対象膜REとの相互作用(例えば吸着又は化学反応)の結果として形成される。 The first layer F1 contains nitrogen. The first layer F1 may contain hydrogen. The first layer F1 may contain ammonia (NH 3 ) or a compound having an amino group (—NH 2 ). The first layer F1 is, for example, an ammonia adsorption layer. The first layer F1 is formed as a result of interaction (eg, adsorption or chemical reaction) between the first plasma P1 and the film RE to be etched.

なお、アンモニア(NH)ガスは反応性あるいは吸着性が高いため、第1処理ガスにアンモニア(NH)ガスを用いた場合、第1プラズマP1を用いずとも、基板Wの凹部R1の側壁R1sにアンモニア(NH)、又はアミノ基(-NH)を有する化合物を含む第1層F1を形成することが期待できる。 Since ammonia (NH 3 ) gas has high reactivity or adsorptivity, when ammonia (NH 3 ) gas is used as the first processing gas, the side wall of the concave portion R1 of the substrate W can be removed without using the first plasma P1. Formation of the first layer F1 containing ammonia (NH 3 ) or a compound having an amino group (—NH 2 ) in R1s can be expected.

図6に示されるように、工程ST2では、第2処理ガスを用いて、第1層F1上に第2層F2を形成する。これにより、第1層F1及び第2層F2を含む保護膜PRが形成される。第2層F2は、基板Wの凹部R1の側壁R1s及び底部R1bに形成され得る。第2層F2は、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのうち第1層F1が形成されていない領域には形成され難い。工程ST2では、第2処理ガスから生成される第2プラズマP2を用いてもよい。工程ST2では、第2プラズマP2に基板Wを晒してもよい。第2処理ガスは第1処理ガスとは異なる。第2処理ガス又は第2プラズマP2は、第1層F1上に第2層F2を形成可能である。第2処理ガスは、プラズマ処理装置1のガス供給部20からプラズマ処理チャンバ10内に供給され得る。第2プラズマP2は、プラズマ処理装置1のプラズマ生成部12によって生成され得る。 As shown in FIG. 6, in step ST2, a second process gas is used to form a second layer F2 on the first layer F1. Thereby, the protective film PR including the first layer F1 and the second layer F2 is formed. The second layer F2 may be formed on the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1 of the substrate W. As shown in FIG. The second layer F2 is less likely to be formed in regions of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1 where the first layer F1 is not formed. In step ST2, the second plasma P2 generated from the second processing gas may be used. In step ST2, the substrate W may be exposed to the second plasma P2. The second process gas is different than the first process gas. A second process gas or a second plasma P2 can form a second layer F2 on the first layer F1. The second processing gas may be supplied into the plasma processing chamber 10 from the gas supply section 20 of the plasma processing apparatus 1 . The second plasma P2 can be generated by the plasma generator 12 of the plasma processing apparatus 1 .

第2処理ガスは、炭素及び水素を含有するガスを含む。第2処理ガスは、ハイドロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。ハイドロカーボン(C)ガスは、CHガス及びCガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。ハイドロフルオロカーボン(C)ガスは、CHガス、CHFガス及びCHFガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。第2処理ガスがフッ素を含有しない場合、意図しない凹部R1のエッチングを抑制できる。 The second process gas includes gas containing carbon and hydrogen. The second process gas may include at least one of hydrocarbon gas and hydrofluorocarbon gas. The hydrocarbon (C x H y ) gas may include at least one of CH 4 gas and C 2 H 6 gas. The hydrofluorocarbon ( CxHyFz ) gas may include at least one of CH2F2 gas, CHF3 gas and CH3F gas. When the second processing gas does not contain fluorine, unintended etching of the concave portion R1 can be suppressed.

第2層F2は、炭素及び水素を含有する。第2層F2は、例えばアルキル基を有する化合物の層である。第2層F2は、第2処理ガスから生成される第2プラズマP2と第1層F1との相互作用(例えば吸着又は化学反応)の結果として形成される。一例において、第1層F1のアミノ基の水素が第2プラズマP2中のメチルラジカルによって引き抜かれて、N-CH結合が形成され得る。さらに、ラジカル重合により、メチル基の水素がメチルラジカルによって引き抜かれて、CH-CH結合が形成され得る。したがって、保護膜PRはアルキルアミンを含み得る。 The second layer F2 contains carbon and hydrogen. The second layer F2 is, for example, a layer of a compound having an alkyl group. The second layer F2 is formed as a result of interaction (eg, adsorption or chemical reaction) between the second plasma P2 generated from the second process gas and the first layer F1. In one example, hydrogen of amino groups of the first layer F1 can be abstracted by methyl radicals in the second plasma P2 to form N—CH 3 bonds. Additionally, radical polymerization can cause the hydrogen of a methyl group to be abstracted by a methyl radical to form a CH 2 —CH 3 bond. Therefore, the protective film PR can contain alkylamine.

なお、条件によって、第2処理ガスと第1層F1とが、直接、相互作用する場合、第2プラズマP2を用いなくてもよい。 Depending on conditions, the second plasma P2 may not be used when the second processing gas directly interacts with the first layer F1.

工程ST2は、工程ST1から連続的に行われてもよい。すなわち、工程ST1と工程ST2との間に、例えば真空引き工程又はパージ工程等の中間工程が介在しなくてもよい。工程ST1と工程ST2との間に中間工程が介在する場合、中間工程の処理時間は10秒以下であってもよい。中間工程の処理時間が短いと、保護膜PRの厚みの均一性が高くなる。中間工程の処理時間が長いと、凹部R1の底部R1bにおける保護膜PRの厚みが、凹部R1の側壁R1sにおける保護膜PRの厚みに比べて大きくなる傾向にある。これは、中間工程の処理時間が長くなるに連れて、凹部R1の側壁R1sに形成された第1層F1の脱離量が多くなるからと考えられる。 Step ST2 may be performed continuously from step ST1. That is, an intermediate step such as a vacuum drawing step or a purge step may not be interposed between the step ST1 and the step ST2. When an intermediate step is interposed between step ST1 and step ST2, the processing time of the intermediate step may be 10 seconds or less. If the processing time of the intermediate step is short, the thickness uniformity of the protective film PR is improved. If the processing time of the intermediate step is long, the thickness of the protective film PR at the bottom R1b of the recess R1 tends to be larger than the thickness of the protective film PR at the sidewall R1s of the recess R1. It is considered that this is because the amount of the first layer F1 formed on the sidewall R1s of the recess R1 increases as the processing time of the intermediate step increases.

工程ST3では、工程ST1及び工程ST2の実行回数が予め定められた値に到達したかを判定してもよい。判定は、基板処理装置の制御部2によって行われ得る。工程ST1及び工程ST2の実行回数が予め定められた値に到達している場合、工程ST4を実行する。工程ST1及び工程ST2の実行回数が予め定められた値に到達していない場合、工程ST1に戻り、工程ST1と工程ST2とを繰り返す。このように、方法MT1は、工程ST4の前に、工程ST1と工程ST2とを繰り返す工程を更に含んでもよい。これにより、厚い保護膜PRを形成できる。 In step ST3, it may be determined whether the number of times of execution of steps ST1 and ST2 has reached a predetermined value. The determination can be made by the controller 2 of the substrate processing apparatus. When the number of execution times of the process ST1 and the process ST2 has reached a predetermined value, the process ST4 is executed. If the number of executions of steps ST1 and ST2 has not reached the predetermined value, the process returns to step ST1, and steps ST1 and ST2 are repeated. Thus, method MT1 may further include a step of repeating step ST1 and step ST2 before step ST4. Thereby, a thick protective film PR can be formed.

図7に示されるように、工程ST4では、例えば第3プラズマP3を用いて、凹部R1の底部R1bをエッチングする。工程ST4では、第3プラズマP3に基板Wを晒してもよい。第3プラズマP3は、凹部R1の底部R1bをエッチング可能である。第3プラズマP3は第3処理ガスから生成される。第3処理ガスは、プラズマ処理装置1のガス供給部20からプラズマ処理チャンバ10内に供給され得る。第3プラズマP3は、プラズマ処理装置1のプラズマ生成部12によって生成され得る。第3処理ガスは第2処理ガスとは異なる。第3処理ガスは、第1処理ガスとは異なってもよいし、第1処理ガスと同じであってもよい。 As shown in FIG. 7, in step ST4, for example, the third plasma P3 is used to etch the bottom R1b of the recess R1. In step ST4, the substrate W may be exposed to the third plasma P3. The third plasma P3 can etch the bottom R1b of the recess R1. A third plasma P3 is generated from a third processing gas. The third processing gas may be supplied into the plasma processing chamber 10 from the gas supply section 20 of the plasma processing apparatus 1 . The third plasma P3 can be generated by the plasma generator 12 of the plasma processing apparatus 1 . The third process gas is different than the second process gas. The third process gas may be different from the first process gas or may be the same as the first process gas.

第3処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含み得る。ハロゲン含有ガスは、フッ素含有ガスを含み得る。フッ素含有ガスは、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、フッ化水素ガス及び三フッ化窒素(NF)ガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。第3処理ガスは、窒素含有ガスを含み得る。窒素含有ガスは、窒素酸化物ガスを含み得る。 The third process gas may contain a halogen-containing gas. A halogen-containing gas may include a fluorine-containing gas. The fluorine-containing gas may include at least one of fluorocarbon gas, hydrofluorocarbon gas, hydrogen fluoride gas, and nitrogen trifluoride ( NF3 ) gas. The third process gas may contain a nitrogen-containing gas. Nitrogen-containing gases may include nitrogen oxide gases.

工程ST4において、基板Wを支持するための基板支持部11にバイアス電力が印加されてもよい。バイアス電力は、図2の電源30により印加され得る。バイアス電力により、凹部R1の底部R1bのエッチングレートが増大する。 In step ST4, bias power may be applied to the substrate supporting portion 11 for supporting the substrate W. FIG. Bias power may be applied by power supply 30 in FIG. The bias power increases the etching rate of the bottom R1b of the recess R1.

図8に示されるように、工程ST5では、凹部R1の深さDPが閾値に到達したかを判定してもよい。凹部R1の深さDPは、例えばエンドポイントモニタ等によりモニタされ得る。判定は、基板処理装置の制御部2によって行われ得る。凹部R1の深さDPが閾値に到達している場合、方法MT1を終了する。凹部R1の深さDPが閾値に到達していない場合、工程ST1に戻り、工程ST1~ST5を繰り返す。工程ST5では、工程ST1~工程ST5の繰り返し回数が閾値に到達したかを判定してもよい。このように、方法MT1は、工程ST4の後、工程ST1と工程ST2と工程ST4とを繰り返す工程を更に含んでもよい。これにより、深い凹部R1を形成できる。 As shown in FIG. 8, in step ST5, it may be determined whether the depth DP of the recess R1 has reached a threshold value. The depth DP of the recess R1 can be monitored, for example, by an endpoint monitor or the like. The determination can be made by the controller 2 of the substrate processing apparatus. If the depth DP of the recess R1 has reached the threshold, the method MT1 is terminated. If the depth DP of the recess R1 has not reached the threshold value, the process returns to step ST1, and steps ST1 to ST5 are repeated. In step ST5, it may be determined whether the number of repetitions of steps ST1 to ST5 has reached a threshold. Thus, the method MT1 may further include, after the step ST4, repeating the steps ST1, ST2, and ST4. Thereby, a deep recess R1 can be formed.

工程ST4が、工程ST4の後の工程ST1と同時に行われる場合、第3プラズマP3は第1プラズマP1を兼ねる。その結果、凹部R1の底部R1bのエッチング及び第1層F1の形成は、同時に行われる。 When the process ST4 is performed simultaneously with the process ST1 after the process ST4, the third plasma P3 also serves as the first plasma P1. As a result, the etching of the bottom portion R1b of the recess R1 and the formation of the first layer F1 are performed simultaneously.

エッチング対象膜REが例えばシリコン窒化膜など窒素を含有するシリコン含有膜を含み、工程ST5の後、ST1が実行される場合、シリコン窒化膜に含まれる窒素が第1層F1の形成に寄与するため、第1処理ガスは窒素原子を含まなくてもよい。また、エッチング対象膜REが、水素原子を含むシリコン窒化膜など窒素及び水素を含有するシリコン含有膜の場合、工程ST4のエッチングによってNHを含む反応生成物が凹部R1の側壁R1sに形成され、第1層F1として作用する。そのため、工程ST5の後、工程ST1の実行は省略されてもよい。 When the etching target film RE includes a nitrogen-containing silicon-containing film such as a silicon nitride film, and ST1 is performed after step ST5, nitrogen contained in the silicon nitride film contributes to the formation of the first layer F1. , the first process gas may be free of nitrogen atoms. Further, when the etching target film RE is a silicon-containing film containing nitrogen and hydrogen, such as a silicon nitride film containing hydrogen atoms, a reaction product containing NH 3 is formed on the sidewall R1s of the recess R1 by the etching in step ST4, It acts as the first layer F1. Therefore, the execution of step ST1 may be omitted after step ST5.

方法MT1の終了後において、凹部R1の深さDPは3μm以上であってもよいし、凹部R1のアスペクト比(凹部R1の幅WDに対する深さDP)は30以上であってもよい。 After the method MT1 is completed, the depth DP of the recess R1 may be 3 μm or more, and the aspect ratio of the recess R1 (the depth DP to the width WD of the recess R1) may be 30 or more.

上記実施形態の方法MT1によれば、工程ST4において、凹部R1の側壁R1sに保護膜PRが形成されているので、凹部R1の側壁R1sのエッチングが抑制される。よって、エッチングにおける凹部R1の側壁R1sの形状不良(ボーイング)を抑制できる。 According to the method MT1 of the above embodiment, since the protective film PR is formed on the sidewall R1s of the recess R1 in the step ST4, etching of the sidewall R1s of the recess R1 is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the shape defect (bowing) of the side wall R1s of the recess R1 during etching.

工程ST1及び工程ST2のうち少なくとも1つにおいて、基板Wの温度が30℃未満であると、低温で保護膜PRを形成できる。工程ST2において基板Wの温度が30℃未満であると、厚い第2層F2を形成できる。工程ST4において基板Wの温度が30℃未満であると、低温で凹部R1をエッチングできる。 When the temperature of the substrate W is less than 30° C. in at least one of the steps ST1 and ST2, the protective film PR can be formed at a low temperature. When the temperature of the substrate W is less than 30° C. in step ST2, a thick second layer F2 can be formed. If the temperature of the substrate W is less than 30° C. in step ST4, the recess R1 can be etched at a low temperature.

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。 While various exemplary embodiments have been described above, various additions, omissions, substitutions, and modifications may be made without being limited to the exemplary embodiments described above. Also, elements from different embodiments can be combined to form other embodiments.

以下、方法MT1の評価のために行った種々の実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。 Various experiments performed for evaluation of method MT1 are described below. The experiments described below do not limit the present disclosure.

(第1実験)
第1実験では、シリコン酸化膜とシリコン酸化膜上のマスクMKとを備える基板Wを準備した。シリコン酸化膜は、マスクMKの開口OPに対して設けられた凹部R1を有している。その後、上記プラズマ処理システムを用いて基板Wに対して工程ST1を実施した。工程ST1において、第1処理ガスは、水素ガス(Hガス)と窒素ガス(Nガス)との混合ガスである。工程ST1では、第1プラズマP1を用いて、凹部R1の側壁R1sに第1層F1を形成した。次に、工程ST2を実施した。工程ST2において、第2処理ガスは、メタン(CH)ガスである。工程ST2では、第2プラズマP2を用いて、第1層F1上に第2層F2を形成した。次に、工程ST1及び工程ST2のそれぞれの実行回数が10に到達するまで工程ST1及び工程ST2を繰り返した。工程ST1及び工程ST2において、基板W及び基板支持部11の温度は-70℃であった。
(first experiment)
In the first experiment, a substrate W including a silicon oxide film and a mask MK on the silicon oxide film was prepared. The silicon oxide film has a recess R1 provided for the opening OP of the mask MK. After that, the process ST1 was performed on the substrate W using the plasma processing system described above. In step ST1, the first processing gas is a mixed gas of hydrogen gas ( H2 gas) and nitrogen gas ( N2 gas). In step ST1, the first layer F1 is formed on the sidewall R1s of the recess R1 using the first plasma P1. Next, step ST2 was performed. In step ST2, the second processing gas is methane (CH 4 ) gas. In step ST2, the second layer F2 was formed on the first layer F1 using the second plasma P2. Next, step ST1 and step ST2 were repeated until the number of execution times of step ST1 and step ST2 reached 10, respectively. In steps ST1 and ST2, the temperature of the substrate W and the substrate supporting portion 11 was -70.degree.

(第2実験)
第2実験では、工程ST1を行わなかったこと以外は第1実験の方法と同じ方法を実行した。
(Second experiment)
In the second experiment, the same method as the method of the first experiment was performed except that step ST1 was not performed.

(第1実験結果)
第1実験及び第2実験において方法が実行された基板Wの凹部R1の断面を観察した。図9及び図10は、それぞれ第1実験及び第2実験において得られる基板の部分拡大断面図である。図9に示されるように、第1実験では、保護膜PRがコンフォーマルに形成された。一方、図10に示されるように、第2実験では、保護膜PR1の厚みが不均一であった。凹部R1の底部R1bにおける保護膜PR1の厚みは、凹部R1の側壁R1sにおける保護膜PR1の厚みよりも大きかった。
(Results of the first experiment)
A cross-section of the recess R1 of the substrate W on which the method was performed in the first and second experiments was observed. 9 and 10 are partially enlarged cross-sectional views of substrates obtained in the first and second experiments, respectively. As shown in FIG. 9, in the first experiment, the protective film PR was formed conformally. On the other hand, as shown in FIG. 10, in the second experiment, the thickness of the protective film PR1 was uneven. The thickness of the protective film PR1 at the bottom R1b of the recess R1 was greater than the thickness of the protective film PR1 at the sidewall R1s of the recess R1.

図11は、第1実験及び第2実験のそれぞれにおいて基板処理方法を実行することによって得られる保護膜の厚さを示すグラフである。グラフ中、E1及びE2は第1実験及び第2実験の結果をそれぞれ示す。E1s及びE2sは、それぞれ第1実験及び第2実験において、凹部R1の側壁R1sに形成された保護膜PRの厚さを示す。E1b及びE2bは、それぞれ第1実験及び第2実験において、凹部R1の底部R1bに形成された保護膜PRの厚さを示す。 FIG. 11 is a graph showing the thickness of the protective film obtained by executing the substrate processing method in each of the first experiment and the second experiment. In the graph, E1 and E2 indicate the results of the first and second experiments, respectively. E1s and E2s indicate the thickness of the protective film PR formed on the sidewall R1s of the recess R1 in the first and second experiments, respectively. E1b and E2b indicate the thickness of the protective film PR formed on the bottom R1b of the recess R1 in the first and second experiments, respectively.

図11に示されるように、第1実験では、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのそれぞれにおける保護膜PRの厚さは20nmであった。一方、第2実験では、凹部R1の側壁R1sにおける保護膜PR1の厚さは0nmであり、凹部R1の底部R1bにおける保護膜PR1の厚さは70nmであった。よって、工程ST1を行わない場合、保護膜PR1が側壁R1sに形成されないことが分かった。これは、第1層F1が形成されないため、第2層F2も形成されないからと考えられる。 As shown in FIG. 11, in the first experiment, the thickness of the protective film PR was 20 nm on each of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1. On the other hand, in the second experiment, the thickness of the protective film PR1 on the sidewall R1s of the recess R1 was 0 nm, and the thickness of the protective film PR1 on the bottom R1b of the recess R1 was 70 nm. Therefore, it was found that the protective film PR1 was not formed on the sidewall R1s when the step ST1 was not performed. It is considered that this is because the second layer F2 is not formed because the first layer F1 is not formed.

さらに、第1実験及び第2実験において方法が実行された基板Wについて工程ST4及び工程ST5を行うことにより、図8に示される凹部R1を形成した。エッチングにおける凹部R1の側壁のボーイングを評価するために、凹部R1の幅WDの最大値を測定した。凹部R1の幅WDの最大値は、第1実験において107nm、第2実験において113nmであった。第1実験では、第2実験と比べて、凹部R1の幅WDの最大値が小さくなった。よって、第1実験では、エッチングにおける凹部R1の側壁のボーイングも抑制されることが分かった。 Further, the recesses R1 shown in FIG. 8 were formed by performing the steps ST4 and ST5 on the substrate W on which the method was performed in the first experiment and the second experiment. In order to evaluate the bowing of the side wall of the recess R1 during etching, the maximum width WD of the recess R1 was measured. The maximum value of the width WD of the recess R1 was 107 nm in the first experiment and 113 nm in the second experiment. In the first experiment, the maximum width WD of the recess R1 was smaller than in the second experiment. Therefore, in the first experiment, it was found that bowing of the side wall of the recess R1 during etching was also suppressed.

(第3実験)
第3実験では、第1処理ガスとして、窒素ガス(Nガス)を用いたこと以外は第1実験の方法と同じ方法を実行した。
(Third experiment)
In the third experiment, the same method as the first experiment was performed except that nitrogen gas (N 2 gas) was used as the first processing gas.

(第4実験)
第4実験では、第1処理ガスとして、水素ガス(Hガス)を用いたこと以外は第1実験の方法と同じ方法を実行した。
(Fourth experiment)
In the fourth experiment, the same method as the first experiment was performed except that hydrogen gas (H 2 gas) was used as the first processing gas.

(第5実験)
第5実験では、第1処理ガスとしてアルゴンガス(Arガス)を用いて、プラズマを生成しなかったこと以外は第1実験の方法と同じ方法を実行した。
(Fifth experiment)
In the fifth experiment, the same method as the first experiment was performed except that argon gas (Ar gas) was used as the first processing gas and plasma was not generated.

(第2実験結果)
第1実験、第3実験~第5実験において方法が実行された基板Wの凹部R1の断面を観察した。図12は、第1実験、第3実験~第5実験において基板処理方法を実行することによって得られる保護膜の厚さを示すグラフである。グラフ中、E1及びE3~E5は第1実験及び第3実験~第5実験の結果をそれぞれ示す。E3s~E5sは、それぞれ第3実験~第5実験において、凹部R1の側壁R1sに形成された保護膜PRの厚さを示す。E3b~E5bは、それぞれ第3実験~第5実験において、凹部R1の底部R1bに形成された保護膜PRの厚さを示す。
(Results of the second experiment)
A cross section of the concave portion R1 of the substrate W on which the method was performed in the first experiment, the third experiment to the fifth experiment was observed. FIG. 12 is a graph showing the thickness of the protective film obtained by executing the substrate processing method in the first, third to fifth experiments. In the graph, E1 and E3 to E5 indicate the results of the first experiment and the third to fifth experiments, respectively. E3s to E5s indicate the thickness of the protective film PR formed on the sidewall R1s of the recess R1 in the third to fifth experiments, respectively. E3b to E5b indicate the thickness of the protective film PR formed on the bottom R1b of the recess R1 in the third to fifth experiments, respectively.

図12に示されるように、第3実験では、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのそれぞれにおける保護膜PRの厚さは15nmであった。一方、第4実験及び第5実験では、凹部R1の側壁R1sにおける保護膜PR1の厚さは0nmであり、凹部R1の底部R1bにおける保護膜PR1の厚さは70nmであった。よって、第1処理ガスとして水素ガス又はアルゴンガスを用いた場合、保護膜PR1が側壁R1sに形成されないことが分かった。これは、第1層F1が形成されないため、第2層F2も形成されないからと考えられる。 As shown in FIG. 12, in the third experiment, the thickness of the protective film PR was 15 nm on each of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1. On the other hand, in the fourth and fifth experiments, the thickness of the protective film PR1 on the sidewall R1s of the recess R1 was 0 nm, and the thickness of the protective film PR1 on the bottom R1b of the recess R1 was 70 nm. Therefore, it was found that the protective film PR1 was not formed on the side wall R1s when hydrogen gas or argon gas was used as the first processing gas. It is considered that this is because the second layer F2 is not formed because the first layer F1 is not formed.

(第6実験~第10実験)
第6実験~第10実験では、工程ST1及び工程ST2における基板W及び基板支持部11の温度をそれぞれ-30℃、-10℃、10℃、30℃及び50℃としたこと以外は第1実験の方法と同じ方法を実行した。
(6th experiment to 10th experiment)
In the sixth experiment to the tenth experiment, the temperatures of the substrate W and the substrate supporting portion 11 in the steps ST1 and ST2 were set to −30° C., −10° C., 10° C., 30° C. and 50° C., respectively. performed the same method as

(第3実験結果)
第1実験、第6実験~第10実験において方法が実行された基板Wの凹部R1の断面を観察した。図13は、第1実験、第6実験~第10実験において基板処理方法を実行することによって得られる保護膜の厚さと温度との関係の一例を示すグラフである。縦軸は、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのそれぞれにおける保護膜PRの厚さを示す。横軸は、工程ST1及び工程ST2における基板W及び基板支持部11の温度を示す。グラフ中、実線は凹部R1の側壁R1sにおける保護膜PRの厚さを示す。破線は、凹部R1の底部R1bにおける保護膜PRの厚さを示す。実線及び破線は互いに重なっていた。
(Results of the third experiment)
A cross section of the recess R1 of the substrate W on which the method was performed in the first experiment, the sixth experiment to the tenth experiment was observed. FIG. 13 is a graph showing an example of the relationship between the thickness of the protective film and the temperature obtained by executing the substrate processing method in the first, sixth to tenth experiments. The vertical axis represents the thickness of the protective film PR at each of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1. The horizontal axis indicates the temperature of the substrate W and the substrate supporting portion 11 in the steps ST1 and ST2. In the graph, the solid line indicates the thickness of the protective film PR on the sidewall R1s of the recess R1. A dashed line indicates the thickness of the protective film PR at the bottom R1b of the recess R1. Solid and dashed lines overlap each other.

図13に示されるように、第6実験では、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのそれぞれにおける保護膜PRの厚さは15nmであった。第7実験では、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのそれぞれにおける保護膜PRの厚さは10nmであった。第8実験では、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのそれぞれにおける保護膜PRの厚さは5nmであった。第9実験及び第10実験では、凹部R1の側壁R1s及び底部R1bのそれぞれにおける保護膜PRの厚さは0nmであった。よって、基板W及び基板支持部11の温度が低下するに連れて保護膜PRの厚さが大きくなることが分かった。これは、基板W及び基板支持部11の温度が低下するに連れて、工程ST1において、吸着又は化学反応による作用が高まり第1層F1が安定して形成され、形成された第1層F1が再び昇華する確率も低いからと考えられる。あるいは、基板W及び基板支持部11の温度が低下するに連れて、工程ST2において、第1層F1へのメタンガスの吸着量が多くなるからと考えられる。なお、第1処理ガスとして、例えばアンモニアガスより沸点が高いメチルアミン又はヒドラジンを用いると、基板W及び基板支持部11の温度を30℃以上とした場合であっても、保護膜PRを形成できる。あるいは、第2処理ガスとして、例えばメタンガスよりも大きい炭素数を有するハイドロカーボンガスを用いると、基板W及び基板支持部11の温度を30℃以上とした場合であっても、保護膜PRを形成できる。 As shown in FIG. 13, in the sixth experiment, the thickness of the protective film PR was 15 nm on each of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1. In the seventh experiment, the thickness of the protective film PR was 10 nm on each of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1. In the eighth experiment, the thickness of the protective film PR on each of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1 was 5 nm. In the ninth and tenth experiments, the thickness of the protective film PR was 0 nm on each of the sidewall R1s and the bottom R1b of the recess R1. Therefore, it was found that the thickness of the protective film PR increases as the temperature of the substrate W and the substrate supporting portion 11 decreases. This is because, in step ST1, as the temperature of the substrate W and the substrate supporting portion 11 decreases, the first layer F1 is stably formed due to the increased action of adsorption or chemical reaction, and the formed first layer F1 is This is probably because the probability of resublimation is also low. Alternatively, it is conceivable that the amount of methane gas adsorbed on the first layer F1 increases in step ST2 as the temperatures of the substrate W and the substrate supporting portion 11 decrease. If, for example, methylamine or hydrazine having a boiling point higher than that of ammonia gas is used as the first processing gas, the protective film PR can be formed even when the temperature of the substrate W and the substrate supporting portion 11 is 30° C. or higher. . Alternatively, if a hydrocarbon gas having a carbon number larger than that of methane gas, for example, is used as the second processing gas, the protective film PR can be formed even when the temperature of the substrate W and the substrate supporting portion 11 is 30° C. or higher. can.

(第11実験)
第11実験では、工程ST2において第2プラズマP2を生成せず第2処理ガスを用いたこと以外は第1実験の方法と同じ方法を実行した。工程ST2において、第2処理ガスは、メタン(CH)ガスである。
(11th experiment)
In the eleventh experiment, the same method as the first experiment was performed except that the second processing gas was used without generating the second plasma P2 in the step ST2. In step ST2, the second processing gas is methane (CH 4 ) gas.

(第4実験結果)
第11実験において方法が実行された基板Wの凹部R1の断面を観察した。図9に示される形状と同様に、第11実験では、保護膜PRがコンフォーマルに形成された。これにより、第2プラズマP2を用いずとも保護膜PRが形成可能な場合があることが分かる。ただし、第11実験における保護膜PRの厚みは、図9に示される第1実験における保護膜PRの厚みよりも薄かった。このことから、第2プラズマP2を用いる場合、第2プラズマP2を用いない場合に比べて、保護膜PRを厚くできることが分かる。
(Results of the fourth experiment)
A cross-section of the recess R1 of the substrate W on which the method was performed in the eleventh experiment was observed. Similar to the shape shown in FIG. 9, in the eleventh experiment, the protective film PR was formed conformally. As a result, it can be seen that the protective film PR can be formed without using the second plasma P2 in some cases. However, the thickness of the protective film PR in the eleventh experiment was thinner than the thickness of the protective film PR in the first experiment shown in FIG. From this, it can be seen that the protective film PR can be made thicker when the second plasma P2 is used than when the second plasma P2 is not used.

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。 From the foregoing description, it will be appreciated that various embodiments of the present disclosure have been set forth herein for purposes of illustration, and that various changes may be made without departing from the scope and spirit of the present disclosure. Will. Therefore, the various embodiments disclosed herein are not intended to be limiting, with a true scope and spirit being indicated by the following claims.

2…制御部、10…プラズマ処理チャンバ、11…基板支持部、20…ガス供給部、F1…第1層、F2…第2層、MK…マスク、MT1…方法、OP…開口、R1…凹部、R1s…側壁、RE…エッチング対象膜、W…基板。

2... Control part 10... Plasma processing chamber 11... Substrate support part 20... Gas supply part F1... First layer F2... Second layer MK... Mask MT1... Method OP... Opening R1... Recess , R1s... side wall, RE... film to be etched, W... substrate.

Claims (17)

エッチング対象膜と前記エッチング対象膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える基板を処理する方法であって、
(a)前記開口に対応して前記エッチング対象膜に設けられた凹部の側壁に、第1処理ガスを用いて、窒素を含有する第1層を形成する工程と、
(b)前記(a)の後、炭素及び水素を含有するガスを含む第2処理ガスを用いて、炭素及び水素を含有する第2層を前記第1層上に形成する工程と、
(c)前記(b)の後、第3処理ガスを用いて、前記凹部をエッチングする工程と、
を含む、方法。
A method of processing a substrate comprising a film to be etched and a mask provided on the film to be etched and having an opening, the method comprising:
(a) using a first processing gas to form a first layer containing nitrogen on sidewalls of recesses provided in the film to be etched corresponding to the openings;
(b) after (a), forming a second layer containing carbon and hydrogen on the first layer using a second process gas containing a gas containing carbon and hydrogen;
(c) after (b), etching the recess using a third process gas;
A method, including
前記(c)の前に、前記(a)と前記(b)とを繰り返す工程を更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, further comprising repeating said (a) and said (b) before said (c). 前記(c)の後、前記(a)と前記(b)と前記(c)とを繰り返す工程を更に含む、請求項1又は2に記載の方法。 3. The method of claim 1 or 2, further comprising, after said (c), repeating said (a), said (b) and said (c). 前記(a)及び前記(b)のうち少なくとも1つにおいて、前記基板の温度が30℃未満である、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in at least one of (a) and (b), the temperature of the substrate is less than 30°C. 前記(c)において、前記基板の温度が30℃未満である、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein in (c), the temperature of the substrate is less than 30°C. 前記(c)では、前記第3処理ガスから生成されるプラズマを用いる、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 5, wherein (c) uses a plasma generated from the third process gas. 前記(b)では、前記第2処理ガスから生成されるプラズマを用いる、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 6, wherein (b) uses a plasma generated from the second process gas. 前記(a)では、前記第1処理ガスから生成されるプラズマを用いる、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 7, wherein (a) uses a plasma generated from the first process gas. 前記第1層が水素を含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any preceding claim, wherein the first layer contains hydrogen. 前記第1層は、アンモニア、又はアミノ基を有する化合物を含む、請求項9に記載の方法。 10. The method of claim 9, wherein the first layer comprises ammonia or a compound having an amino group. 前記第1処理ガスが、窒素含有ガスを含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-10, wherein the first process gas comprises a nitrogen-containing gas. 前記第2処理ガスが、ハイドロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスのうち少なくとも1つを含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-11, wherein the second process gas comprises at least one of a hydrocarbon gas and a hydrofluorocarbon gas. 前記エッチング対象膜が、シリコン含有膜及び金属膜のうち少なくとも1つを含む、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 12, wherein said film to be etched comprises at least one of a silicon-containing film and a metal film. 前記(a)、前記(b)及び前記(c)において前記基板がin-situで処理される、請求項1~13のいずれか一項記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 13, wherein in (a), (b) and (c) the substrate is treated in-situ. 前記(a)、前記(b)及び前記(c)において前記基板がin-systemで処理される、請求項1~13のいずれか一項記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 13, wherein in (a), (b) and (c) the substrate is processed in-system. チャンバと、
前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部であり、前記基板は、エッチング対象膜と前記エッチング対象膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える、基板支持部と、
第1処理ガス、第2処理ガス及び第3処理ガスのそれぞれを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部であり、前記第2処理ガスは、炭素及び水素を含有するガスを含む、ガス供給部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記開口に対応して前記エッチング対象膜に設けられた凹部の側壁に、前記第1処理ガスを用いて、窒素を含有する第1層を形成するよう前記ガス供給部を制御するように構成され、
前記制御部は、前記第1層を形成した後、前記第2処理ガスを用いて、炭素及び水素を含有する第2層を前記第1層上に形成するよう前記ガス供給部を制御するように構成され、
前記制御部は、前記第2層を形成した後、前記第3処理ガスを用いて、前記凹部をエッチングするよう前記ガス供給部を制御するように構成される、基板処理装置。
a chamber;
a substrate support for supporting a substrate in the chamber, the substrate comprising a film to be etched and a mask provided on the film to be etched and having an opening;
a gas supply configured to supply each of a first process gas, a second process gas, and a third process gas into the chamber, wherein the second process gas includes a carbon- and hydrogen-containing gas; , a gas supply, and
a control unit;
with
The control unit controls the gas supply unit to form a nitrogen-containing first layer using the first processing gas on sidewalls of recesses provided in the etching target film corresponding to the openings. is configured to
The control unit controls the gas supply unit to form a second layer containing carbon and hydrogen on the first layer using the second process gas after forming the first layer. configured to
The substrate processing apparatus, wherein the control unit is configured to control the gas supply unit to etch the recess using the third process gas after forming the second layer.
エッチング対象膜と前記エッチング対象膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える基板を処理する方法であって、
(a)第1処理ガスに前記基板を晒す工程であり、前記第1処理ガスは、前記開口に対応して前記エッチング対象膜に設けられた凹部の側壁に、窒素を含有する第1層を形成可能である、工程と、
(b)前記(a)の後、第2処理ガスに前記基板を晒す工程であり、前記第2処理ガスは、炭素及び水素を含有するガスを含み、炭素及び水素を含有する第2層を前記第1層上に形成可能である、工程と、
(c)前記(b)の後、第3処理ガスに前記基板を晒す工程であり、前記第3処理ガスは、前記凹部をエッチング可能である、工程と、
を含む、方法。

A method of processing a substrate comprising a film to be etched and a mask provided on the film to be etched and having an opening, the method comprising:
(a) a step of exposing the substrate to a first processing gas, the first processing gas forming a first layer containing nitrogen on sidewalls of recesses provided in the etching target film corresponding to the openings; Formable, a process;
(b) after (a), exposing the substrate to a second process gas, the second process gas including a gas containing carbon and hydrogen, and forming a second layer containing carbon and hydrogen; formable on the first layer; and
(c) after (b), exposing the substrate to a third process gas, wherein the third process gas is capable of etching the recess;
A method, including

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